众所周知,数字集成电路被广泛应用于包括航空航天领域在内的各行各业。但是随着半导体工艺的不断发展,器件尺寸的不断缩小,空间辐射对集成电路产生的影响也在显著增加。尤其是对在太空环境中工作的芯片,空间辐射含有的高能粒子,非常容易引发芯片的各种问题,例如脉冲毛刺、比特翻转、功能失效甚至完全烧毁。这些问题对宇航专用集成电路的设计和测试提出了更高的要求。本课题以ISCAS89测试基准电路为主要研究对象,结合近年来单粒子效应研究的主要成果,提出了一种适用于大规模数字电路的单粒子效应评估方案。其具体的方案为:1)首先,建立SPICE(Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis)级别的单粒子注入模型,注入到基本门级电路元件,分析单粒子效应对数字电路的影响;2)其次,使用SPICE EDA工具,对基于中芯国际180nm工艺的ISCAS89测试基准电路进行仿真,再进行数字模型的提取,将单粒子效应的模型转变为Verilog HDL语言描述的数字逻辑模型;3)然后,通过替换原始测试电路的门级电路单元,实现仿真单粒子效应对大规模数字电路影响,从而建立了大规模数字电路在单粒子效应发生时的仿真和评估流程;4)最后,为达到超大规模电路的仿真和分析的目的,本课题还使用Python作为自动化的分析和处理工具,为电路自动生成电路模块和测试文件以减轻工作量。基于上述研究成果,本课题最终实现了从单个晶体管到超大规模数字电路级别的完整分析,还可以通过脚本工具自动生成仿真和测试文件,并可以在任何一种支持Verilog HDL语言仿真的EDA工具进行仿真。然后,本课题还分别对使用三模冗余技术、自刷新寄存器技术加固后的电路和原始电路进行了对比仿真验证。通过仿真发现,未使用加固技术的S27电路在发生单粒子效应时的错误率为0.39%,而使用三模冗余技术和自刷寄存器技术加固后,电路的错误率分别下降到了0.12%和0.13%,仿真结果符合逻辑,验证了单粒子效应评估测试方案的有效性。